KR20190098953A - 진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법 - Google Patents

진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

배기 성능의 저하나 부품 점수, 비용의 증가를 동반하는 일 없이, 회전체의 파괴 에너지에 의한 스테이터 칼럼의 균열이나, 스테이터 칼럼의 파손으로 생긴 파편이 흡기구로부터 튀어나오는 등의 불편을 방지하는데 적합한, 신뢰성이 높은 진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법을 제공한다. 흡기구(1A)를 구비한 외장체(1)와, 외장체의 내부에 세워 설치한 스테이터 칼럼(3)과, 스테이터 칼럼의 외주를 둘러싸는 형상의 회전체(4)와, 회전체를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 회전체를 회전 구동하는 구동 수단을 구비하고, 회전체의 회전에 의해 흡기구로부터 가스를 흡기하는 진공 펌프에 있어서, 스테이터 칼럼(3)은, 기계적 재료 특성으로서 5% 이상의 신장률을 가지는 알루미늄 합금의 주물재로 구성된다.

Description

진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법
본 발명은, 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔라·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버나 그 외의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용되는 진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 이런 종류의 진공 펌프로는, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 터보 분자 펌프가 알려져 있다. 같은 문헌 1의 도 1을 참조하면, 같은 문헌 1에 기재된 종래의 진공 펌프(터보 분자 펌프)는, 그 구체적인 펌프 구성부품으로서 흡기구(14 a)를 구비한 외장체(14)와, 외장체(14)의 내부에 세워 설치한 스테이터 칼럼(16)과, 스테이터 칼럼(16)의 외주를 둘러싸는 형상의 회전체(R)와, 회전체(R)를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단(20, 22)과, 회전체(R)를 회전 구동하는 구동 수단(18)을 구비하고, 또한 회전체(12)의 회전에 의해 흡기구(14a)로부터 가스를 흡기하는 구성으로 되어있다.
그런데, 상기와 같은 특허문헌 1에 기재된 종래의 진공 펌프(터보 분자 펌프)에서는, 망가진 회전체(R)의 파편이 흡기구(14a)로부터 튀어나오는 것을 방지하는 수단으로서 흡기구(14a)에 비산 방지 부재(50)를 설치하고 있다(같은 문헌 1의 단락 0007의 기재 및 요약을 참조).
또, 상기 종래의 진공 펌프에서는, 예를 들면 회전체(R)의 파괴 에너지에 의해 스테이터 칼럼(16)에 균열이 생기고, 스테이터 칼럼(16)의 파괴로 생긴 파편(구체적으로는, 스테이터 칼럼(16)의 단편, 또는, 스테이터 칼럼(16)에 장착되어 있는 모터(18) 등의 전장부품과 스테이터 칼럼(16)의 단편을 포함하는 덩어리)이 흡기구(14a)로부터 튀어나오는 일도 상정되어 있지만, 이러한 파편의 튀어나옴도 상술한 비산 방지 부재(50)에 의해서 방지할 수 있다고 생각된다.
그러나, 상기 종래의 진공 펌프(터보 분자 펌프)와 같이, 흡기구(14a)에 비산 방지 부재(50)를 설치하는 구성에서는, 이 비산 방지 부재(50)의 부분만큼 진공 펌프의 부품 점수가 증가한다고 하는 문제점이나, 비산 방지 부재(50)에 의해서 흡기구(14a)의 개구 면적이 감소함으로써, 진공 펌프(터보 분자 펌프) 자체의 배기 성능이 저하된다고 하는 문제점이 있다.
이상의 설명에 있어서, 괄호 안의 부호는 특허문헌 1에서 이용하고 있는 부호이다.
일본국 특허공개 2001-59496호 공보
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 배기 성능의 저하나 부품 점수의 증가를 동반하는 일 없이, 회전체의 파괴 에너지에 의한 스테이터 칼럼의 균열이나, 스테이터 칼럼의 파손으로 생긴 파편이 흡기구로부터 튀어나오는 등의 불편을 방지하는데 적합한 신뢰성이 높은 진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또, 일반적으로 주물재보다 연성이 뛰어난 전신재로부터 스테이터 칼럼을 제조하면 재료비가 비싸져 버리고, 진공 펌프 전체의 고비용을 초래하기 때문에, 재료비가 싸고 또한 전신재와 대략 동일한 정도의 강도와 신장률(연성)을 구비한 주물재로 제조하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 흡기구를 구비한 외장체와, 상기 외장체의 내부에 세워 설치한 스테이터 칼럼과, 상기 스테이터 칼럼의 외주를 둘러싸는 형상의 회전체와, 상기 회전체를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단을 구비하고, 상기 회전체의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 가스를 흡기하는 진공 펌프에 있어서, 상기 스테이터 칼럼은, 기계적 재료 특성으로서 5% 이상의 신장률을 가지는 알루미늄 합금의 주물재로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은, 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은, 알루미늄 합금을 이용한 주조에 의해 상기 스테이터 칼럼을 제조하는 주조 공정에 있어서, 상기 스테이터 칼럼에 대해서 기계적 재료 특성으로서 5% 이상의 신장률을 부여하는 연성 강화 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 연성 강화 처리는, 상기 알루미늄 합금에 대해서 첨가제를 첨가하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 연성 강화 처리는, 상기 스테이터 칼럼에 대한 열처리를 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 첨가제는, 붕소 혹은 티탄을 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 첨가제는, 붕소와 티탄의 양쪽을 포함하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 열처리는, 상온보다 고온의 제1 온도에서 소정 시간의 가열을 실시하는 용체화 처리와, 상기 용체화 처리의 완료 직후부터 상온에서 소정 시간의 냉각을 실시하는 제1 시효 열처리와, 상기 제1 시효 열처리의 완료 직후부터 상기 제1 온도보다 낮은 온도에서 소정 시간의 가열을 실시하는 제2 시효 열처리로 이루어지는 것을 특징으로 해도 된다.
본 발명에서는, 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 구체적인 구성으로서 스테이터 칼럼은, 5% 이상의 신장률을 가지는 알루미늄 합금의 주물재로 구성했다. 이 때문에, 스테이터 칼럼 제작에 드는 비용을 삭감할 수 있고, 만일, 회전체의 파괴 에너지가 스테이터 칼럼에 작용했을 경우에도, 스테이터 칼럼의 신장률에 의해서 이러한 파괴 에너지를 충분히 흡수할 수 있고, 파괴 에너지에 의한 스테이터 칼럼의 균열이나, 스테이터 칼럼의 파손에 의한 파편이 흡기구로부터 튀어나오는 등의 불편을 방지하는 것이 가능해지는 것, 및, 이러한 불편을 방지하는 수단으로서 종래와 같이 흡기구에 비산 방지 부재를 배치하지 않아도 되는 것으로부터, 배기 성능의 저하나 부품 점수의 증가를 동반하는 일 없이, 이러한 불편을 방지하는데 적합한 신뢰성이 높은 진공 펌프와 이에 이용되는 스테이터 칼럼과 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명을 적용한 진공 펌프의 단면도이다.
도 2는, 알루미늄 합금 주물재의 응력-변형 선도이다.
도 3은, 본 발명에 있어서의 열처리의 설명도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서, 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명을 적용한 진공 펌프의 단면도이다.
도 1의 진공 펌프(P)는, 가스 배기 기구로서 터보 분자 기구부(Pt)와 나사 홈 펌프 기구부(Ps)를 구비한 복합 펌프로서, 예를 들면, 반도체 제조 장치, 플랫·패널·디스플레이 제조 장치, 솔라·패널 제조 장치에 있어서의 프로세스 챔버나 그 외의 밀폐 챔버의 가스 배기 수단 등으로서 이용된다.
도 1의 진공 펌프(P)에 있어서, 외장체(1)는, 통형상의 펌프 케이스(C)와 펌프 베이스(B)를 그 통축방향으로 체결 부재로 일체로 연결함으로써, 바닥이 있는 대략 원통형상으로 되어 있다.
펌프 케이스(C)의 상단부 측(도 1에서는 종이면 위쪽)은 흡기구(1A)로서 개구하고 있고, 또, 펌프 베이스(B)에는 배기구(2)를 설치하고 있다. 즉, 외장체(1)는 흡기구(1A)와 배기구(2)를 구비한 구성으로 되어 있다. 도시는 생략하지만, 흡기구(1A)는 예를 들면 반도체 제조 장치의 프로세스 챔버 등, 고진공이 되는 도시하지 않은 밀폐 챔버에 접속되고, 배기구(2)는 도시하지 않은 보조 펌프에 연통 접속된다.
외장체(1)의 내부에는 스테이터 칼럼(3)이 세워 설치되어 있다. 특히, 도 1의 진공 펌프(P)에서는, 이러한 스테이터 칼럼(3)은, 펌프 케이스(C) 내의 중앙부에 위치하고, 또한, 펌프 베이스(B) 상에 세워 설치된 구조로 되어 있지만, 이 구조로 한정되는 일은 없다.
스테이터 칼럼(3)의 외측에는 회전체(4)가 설치되어 있다. 또, 스테이터 칼럼(3)의 내측에는 회전체(4)를 그 지름 방향 및 축방향으로 지지하는 지지 수단으로서의 자기 베어링(MB)이나 그 회전체(4)를 회전 구동하는 구동 수단으로서의 구동 모터(MT) 등의 각종 전장 부품이 내장되어 있다. 또한, 자기 베어링(MB)이나 구동 모터(MT)는 널리 알려졌기 때문에, 그 구체적인 구성의 상세 설명은 생략한다.
회전체(4)는, 스테이터 칼럼(3)의 외주를 둘러싸는 형상으로 되어 있는 것과 동시에, 펌프 베이스(B) 상에 회전 가능하게 배치되어 펌프 베이스(B)와 펌프 케이스(C)에 내포된 상태로 되어 있다.
회전체(4)의 구체적인 구조로서 도 1의 진공 펌프(P)에서는, 회전체(4)는, 직경이 다른 두개의 원통체(나사 홈 펌프 기구부(Ps)를 구성하는 제1 원통체(4A)와, 터보 분자 펌프 기구부(Pt)를 구성하는 제2 원통체(4B))를 그 통축방향으로 연결부(4C)로 연결한 구조, 제2 원통체(4B)와 후술하는 회전축(4)을 체결하기 위한 체결부(4D)를 구비한 구조, 및, 제2 원통체(4B)의 외주면에 후술하는 복수의 회전 날개(6)를 다단에 배치한 구조를 채용하고 있지만, 이러한 구조로 한정되는 일은 없다.
회전체(4)의 내측에는 회전축(41)이 설치되고 있고, 회전축(41)은 스테이터 칼럼(3)의 내측에 위치하고, 또한, 체결부(4D)를 통하여 회전체(4)에 일체로 체결되어 있다. 그리고, 이러한 회전축(41)을 자기 베어링(MB)으로 지지함으로써, 회전체(4)는 그 축방향 및 지름 방향 소정 위치에서, 회전 가능하게 지지되는 구조로 되어 있고, 또, 회전축(41)을 구동 모터(MT)로 회전시킴으로써, 회전체(4)는 그 회전 중심(구체적으로는 회전축(41) 중심) 주변에 회전 구동되는 구조가 되어 있다. 이와는 다른 구조로 회전체(4)를 지지 및 회전 구동해도 된다.
도 1의 진공 펌프(P)에서는, 상기와 같은 회전체(4)의 회전에 의해 흡기구(1A)로부터 가스를 흡기하고, 흡기한 가스를 배기구(2)에서 외부로 배기하는 수단으로서 가스 유로(R1, R2)를 구비하고 있다.
가스 유로(R1, R2)의 일 실시형태로서 도 1의 진공 펌프(P)에서는, 가스 유로(R1, R2) 전체 중, 전반의 흡기측 가스 유로(R1)(회전체(4)의 연결부(4C)보다 상류측)는, 회전체(4)의 외주면에 설치한 복수의 회전 날개(6)와, 펌프 케이스(C)의 내주면에 스페이서(9)를 통하여 고정된 복수의 고정 날개(7)에 의해 형성되어 있고, 또, 후반의 배기측 가스 유로(R2)(회전체(4)의 연결부(4C)보다 하류측)는, 회전체(4)의 외주면(구체적으로는, 제1 원통체(4A)의 외주면)과 이에 대향하는 나사 홈 펌프 스테이터(8)에 의해 나사홈 형상의 유로로서 형성되어 있다.
흡기측 가스 유로(R1)의 구성을 더욱 상세하게 설명하면, 도 1의 진공 펌프(P)에 있어서, 회전 날개(6)는, 펌프 축심(예를 들면, 회전체(4)의 회전 중심 등)을 중심으로 해 방사상으로 늘어서서 복수 배치되어 있다. 한편, 고정 날개(7)는, 스페이서(9)를 통하여 펌프 지름 방향 및 펌프 축방향으로 위치 결정되는 형식으로 펌프 케이스(C)의 내주 측에 배치 고정됨과 함께, 펌프 축심을 중심으로 방사상으로 늘어서서 복수 배치되어 있다.
그리고, 도 1의 진공 펌프(P)에서는, 상기와 같이 방사상으로 배치된 회전 날개(6)와 고정 날개(7)가 펌프 축심 방향으로 교대로 다단에 배치됨으로써, 흡기측 가스 유로(R1)를 형성하고 있다.
이상의 구성으로 이루어지는 흡기측 가스 유로(R1)에서는, 구동 모터(MT)의 기동에 의해 회전체(4) 및 복수의 회전 날개(6)가 일체로 고속 회전함으로써, 흡기구(1A)로부터 펌프 케이스(C) 내를 향해서 입사한 가스 분자에 대해서, 회전 날개(6)가 하향 방향의 운동량을 부여한다. 그리고, 이러한 하향 방향의 운동량을 가진 가스 분자가 고정 날개(7)에 의해서 다음단인 회전 날개(6) 측으로 보내진다. 이상과 같은 가스 분자에 대한 운동량의 부여와 가스 분자를 보내는 동작이 반복해 다단에 실시됨으로써, 흡기구(1A) 측의 가스 분자는, 흡기측 가스 유로(R1)를 통하여 배기측 가스 유로(R2)의 방향으로 순차 이행하도록 배기된다.
다음으로, 배기측 가스 유로(R2)의 구성을 더욱 상세하게 설명하면, 도 1의 진공 펌프(P)에 있어서, 나사 홈 펌프 스테이터(8)는, 회전체(4)의 하류측 외주면(구체적으로는, 제1 원통체(4A)의 외주면. 이하 동일)을 둘러싸는 환상의 고정 부재이고, 또한, 그 내주면 측이 소정 간극을 사이에 두어 회전체(4)의 하류측 외주면(구체적으로는, 제1 원통체(4A)의 외주면)과 대향하도록 배치되어 있다.
또한, 나사 홈 펌프 스테이터(8)의 내주부에는 나사 홈(8A)을 형성하고 있고, 나사 홈(8A)은, 그 깊이가 아래쪽을 향해서 소경화된 테이퍼 콘 형상으로 변화하고, 나사 홈 펌프 스테이터(8)의 상단에서 하단에 걸쳐 나선상으로 새겨 형성되어 있다.
그리고, 도 1의 진공 펌프(P)에서는, 회전체(4)의 하류측 외주면과 나사 홈 펌프 스테이터(8)의 내주부가 대향함으로써, 나사 홈 형상의 가스 유로로서 배기측 가스 유로(R2)를 형성하고 있다. 이와는 다른 실시 형태로서 예를 들면, 나사 홈(8A)을 회전체(4)의 하류측 외주면에 설치함으로써, 상기와 같은 배기측 가스 유로(R2)가 형성되는 구성을 채용하는 것도 가능하다.
이상의 구성으로 이루어지는 배기측 가스 유로(R2)에서는, 구동 모터(MT)의 기동에 의해 회전체(4)가 회전하면, 흡기측 가스 유로(R1)에서 가스가 유입되고, 나사 홈(8A)과 회전체(4)의 하류측 외주면에서의 드래그 효과에 의해, 이 유입된 가스를 천이류에서 점성류로 압축하면서 이송하는 형식으로 배기한다.
《스테이터 칼럼의 구성 재료》
앞서 설명한 스테이터 칼럼(3)은, 기계적 재료 특성으로서 종래 이상의 신장률을 가지는 알루미늄 합금의 주물재, 즉 5% 이상의 신장률(바람직하게는 8% 이상의 신장률)을 가지는 알루미늄 합금의 주물재로 구성되어 있다. 이러한 신장률을 가지는 주물재의 스테이터 칼럼(3)은 주조에 의해 제조할 수 있고, 그 제조 방법은, 알루미늄 합금을 이용한 주조에 의해 스테이터 칼럼(3)을 제조하는 주조 공정 에 있어서, 후술의《연성 강화 처리》를 실시하는 것이다.
상기 「신장률」이란, 금속재료(본 실시형태에서는, 알루미늄 합금)의 시험편을 인장 시험기로 잡아당겼을 경우에 있어서, 파단 시(도 2의 파단점을 참조)에 있어서의 시험편의 길이와 그 시험편의 원래 길이의 비를 말한다. 구체적으로는, 시험편의 원래의 길이를 L, 파단 시에 있어서의 시험편의 길이를 L+ΔL로 했을 경우에, 상기 「신장률」이란 ΔL/L을 %로 나타낸 수치이다.
《연성 강화 처리》
연성 강화 처리는, 2개의 처리, 구체적으로는, 알루미늄 합금에 대해서 첨가제를 첨가하는 첨가 처리와 스테이터 칼럼(3)에 대한 열처리로 크게 나뉜다. 본 발명자들의 실험에 의하면, 상기 2개의 처리(첨가 처리, 열처리)를 병용함으로써, 알루미늄 합금의 금속 결정 미세화가 촉진되어, 상기 신장률을 얻는 것이 판명되었다. 어느 한쪽의 처리를 실시함으로써 상기 신장률이 얻어지는 경우도 생각되고, 이 경우는 다른 쪽의 처리를 생략해도 된다.
상기 첨가제로는 붕소와 티탄을 채용했지만, 이에 한정되는 일은 없다. 붕소와 티탄의 어느 한쪽을 사용하거나, 혹은, 붕소나 티탄 이외의 다른 물질을 붕소나 티탄과 병용하거나, 붕소나 티탄 이외의 다른 물자를 첨가제로서 사용하는 것도 가능하다. 또, 첨가제의 양은 필요에 따라서 적절히 조정할 수 있다.
상기 열처리로는, 도 3에 나타낸 것처럼, 상온(A0)보다 고온의 제1 온도(A1)로 소정 시간(h1)의 가열을 실시하는 용체화 처리(PR1)와, 용체화 처리(PR1)의 완료 직후부터 상온(A0)에서 소정 시간(h2)의 냉각을 실시하는 제1 시효 열처리(상온 시효)(PR2)와, 제1 시효 열처리(PR2)의 완료 직후부터 제1 온도(A1)보다 낮은 온도로 소정 시간(T3)의 가열을 실시하는 제2 시효 열처리(인공 시효)(PR3)를 실시했지만, 이에 한정되는 일은 없고, 다른 열처리를 채용하는 것도 가능하다.
이상 설명한 본 실시형태에 있어서는, 진공 펌프(P)에 이용되는 스테이터 칼럼(3)의 구체적인 구성으로서 당해 스테이터 칼럼(3)은, 5% 이상의 신장률을 가지는 알루미늄 합금의 주물재로 구성했다. 이 때문에, 만일, 회전체(4)의 파괴 에너지가 스테이터 칼럼(3)에 작용했을 경우여도, 스테이터 칼럼(3)의 신장률에 의해서 이러한 파괴 에너지를 충분히 흡수할 수 있고, 파괴 에너지에 의한 스테이터 칼럼(3)의 균열이나, 스테이터 칼럼(3)의 파괴로 생긴 파편(예를 들면, 스테이터 칼럼(3)의 단편, 또는, 모터(MT) 등의 전장 부품과 스테이터 칼럼(3)의 단편을 포함하는 덩어리)이 흡기구(1A)로부터 튀어나오는 등의 불편을 방지하는 것이 가능해진다. 또, 이러한 불편을 방지하는 수단으로서 종래와 같이 흡기구에 비산 방지 부재를 배치하지 않아도 된다. 이러한 것으로부터, 본 실시형태에 의하면, 배기 성능의 저하나 부품 점수, 비용의 증가를 동반하는 일 없이, 이러한 불편을 방지하는데 적합한 신뢰성이 높은 진공 펌프(P)가 얻어진다.
본 발명은, 이상 설명한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에 있어서 통상의 지식을 가지는 자에 의해 많은 변형이 가능하다.
1 외장체
1A 흡기구
2 배기구
3 스테이터 칼럼
4 회전체
41 회전축
4A 제1 원통체
4B 제2 원통체
4C 연결부
4D 체결부
6 회전 날개
7 고정 날개
8 나사 홈 펌프 스테이터
8A 나사 홈
9 스페이서
B 펌프 베이스
C 펌프 케이스
MB 자기 베어링(회전체의 지지 수단)
MT 구동 모터(회전체의 구동 수단)
P 진공 펌프
Pt 터보 분자 펌프 기구부
Ps 나사 홈 펌프 기구부
PR1 용체화 처리
PR2 제1 시효 열처리(상온 시효)
PR3 제2 시효 열처리(인공 시효)
R1, R2 가스 유로

Claims (8)

  1. 흡기구를 구비한 외장체와, 상기 외장체의 내부에 세워 설치한 스테이터 칼럼과, 상기 스테이터 칼럼의 외주를 둘러싸는 형상의 회전체와, 상기 회전체를 회전 가능하게 지지하는 지지 수단과, 상기 회전체를 회전 구동하는 구동 수단을 구비하고, 상기 회전체의 회전에 의해 상기 흡기구로부터 가스를 흡기하는 진공 펌프에 있어서,
    상기 스테이터 칼럼은, 기계적 재료 특성으로서 5% 이상의 신장률을 가지는 알루미늄 합금의 주물재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  2. 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법으로서,
    상기 제조 방법은, 알루미늄 합금을 이용한 주조에 의해 상기 스테이터 칼럼을 제조하는 주조 공정에 있어서, 상기 스테이터 칼럼에 대해서 기계적 재료 특성으로서 5% 이상의 신장률을 부여하는 연성 강화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 연성 강화 처리는,
    상기 알루미늄 합금에 대해서 첨가제를 첨가하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 연성 강화 처리는,
    상기 스테이터 칼럼에 대한 열처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 첨가제는, 붕소 혹은 티탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 첨가제는, 붕소와 티탄의 양쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 열처리는, 상온보다 고온의 제1 온도에서 소정 시간의 가열을 실시하는 용체화 처리와, 상기 용체화 처리의 완료 직후부터 상온에서 소정 시간의 냉각을 실시하는 제1 시효 열처리와, 상기 제1 시효 열처리의 완료 직후부터 상기 제1 온도보다 낮은 온도에서 소정 시간의 가열을 실시하는 제2 시효 열처리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 펌프에 이용되는 스테이터 칼럼의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 기재된 진공 펌프에 이용되는 것을 특징으로 하는 스테이터 칼럼.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108956143B (zh) * 2018-06-25 2020-09-25 西安理工大学 一种转子-轴承系统的横向裂纹故障特征量提取方法
JP2021067253A (ja) 2019-10-28 2021-04-30 エドワーズ株式会社 真空ポンプおよび水冷スペーサ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631092A (en) * 1984-10-18 1986-12-23 The Garrett Corporation Method for heat treating cast titanium articles to improve their mechanical properties
JP2001059496A (ja) 1999-06-14 2001-03-06 Ebara Corp ターボ分子ポンプ
US20100199495A1 (en) * 2006-04-29 2010-08-12 Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh Process for preparing rotors or stators of a turbomolecular pump
WO2015119927A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-13 Borgwarner Inc. TiAl ALLOY, IN PARTICULAR FOR TURBOCHARGER APPLICATIONS, TURBOCHARGER COMPONENT, TURBOCHARGER AND METHOD FOR PRODUCING THE TiAl ALLOY
KR20160055119A (ko) * 2013-09-17 2016-05-17 에드워즈 가부시키가이샤 진공 펌프의 고정 부품

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3759111A (en) * 1973-02-05 1973-09-18 Hoffco Inc High speed variable ratio pulley
JP2005180265A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Boc Edwards Kk 真空ポンプ
JP2005320905A (ja) 2004-05-10 2005-11-17 Boc Edwards Kk 真空ポンプ
EP2472120B1 (en) * 2009-08-28 2022-11-30 Edwards Japan Limited Vacuum pump and member used for vacuum pump
DE102013219050B3 (de) 2013-09-23 2015-01-22 Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh Hochleistungsrotoren einer Turbomolekularpumpe

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631092A (en) * 1984-10-18 1986-12-23 The Garrett Corporation Method for heat treating cast titanium articles to improve their mechanical properties
JP2001059496A (ja) 1999-06-14 2001-03-06 Ebara Corp ターボ分子ポンプ
US20100199495A1 (en) * 2006-04-29 2010-08-12 Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh Process for preparing rotors or stators of a turbomolecular pump
JP5274446B2 (ja) * 2006-04-29 2013-08-28 エーリコン ライボルト ヴァキューム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ターボ分子ポンプのローター又はステーター
KR20160055119A (ko) * 2013-09-17 2016-05-17 에드워즈 가부시키가이샤 진공 펌프의 고정 부품
WO2015119927A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-13 Borgwarner Inc. TiAl ALLOY, IN PARTICULAR FOR TURBOCHARGER APPLICATIONS, TURBOCHARGER COMPONENT, TURBOCHARGER AND METHOD FOR PRODUCING THE TiAl ALLOY

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